自懸浮支撐劑的制備方法及制備得到的支撐劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油、天然氣及頁巖氣等流體礦產(chǎn)開采領(lǐng)域，具體涉及一種通過支撐 加強裂縫的支撐劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 支撐壓裂法是采用壓裂支撐劑壓裂和支撐壓裂，以改善裂縫導流能力的采油或采 天然氣的方法。
[0003] 現(xiàn)有的支撐壓裂技術(shù)中，主要包括使用支撐劑和壓裂液(活性水、線性膠或者凍 膠)兩部分，壓裂液與支撐劑是兩個獨立的體系，壓裂液高速流動，利用湍流懸浮支撐劑。常 用的支撐劑為石英砂或陶粒。然而當支撐劑到達裂縫后，由于流體流速的大幅下降，支撐劑 快速沉降于裂縫底部。另一方面，減阻水中使用的高分子化合物隨同清水進入地層，減阻水 的粘度增大，返排的時候，消耗很大的泵功率，且不利于全部返排；部分留在地下的高分子 化合物堵住地層的孔，導致出油量下降、高分子化合物通過地層縫隙滲入地下水，造成水體 污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種自懸浮壓裂支撐劑的制 備方法。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是提供所述制備方法制得的自懸浮壓裂支撐劑。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，具體技術(shù)方案為：
[0007] -種自懸浮壓裂支撐劑的制備方法，是在15-150°C條件下，將水溶性高分子材料 分散于骨料中制得；
[0008] 所述的水溶性高分子材料為遇水快速溶脹或溶解的有機材料，選自天然高分子材 料、人工合成高分子材料或半天然半人工合成的高分子材料，所述水溶性高分子材料的用 量為骨料用量的〇. 1~15wt%。
[0009] 所述骨料為具有承受裂縫閉合應力足夠機械強度的固體顆粒的一種或多種，優(yōu)選 地，所述骨料為石英砂、陶粒、金屬顆粒、球狀玻璃顆粒、燒結(jié)鋁土礦、燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)氧化 鋯、合成樹脂、覆膜砂、粉碎的果殼顆粒中的一種或多種；所述骨料的尺寸為6-200目（即 2. 8mm-Q. 075mm 之間）。
[0010] 其中金屬顆粒優(yōu)選硬度高的金屬材質(zhì)，例如，所述金屬顆粒的材質(zhì)為碳鋼、不銹 鋼、錯合金、鐵鎳合金、鐵猛合金中的一種或多種。
[0011] 優(yōu)選地，所述的天然高分子材料選自植物膠、動物膠或微生物膠；所述植物膠為阿 拉伯膠、黃耆膠、槐豆膠、胍膠、田菁膠、大豆膠、中的一種或多種；所述的動物膠為骨膠、明 膠、干酪素、殼聚糖中的一種或多種；所述微生物膠選自黃原膠、結(jié)冷膠、（Gellan gum)、可 得然膠（Curdlan)中的一種或多種；
[0012] 所述人工合成的高分子材料包括縮合類和聚合類高分子材料；其中，縮合類高分 子材料選自聚胺樹脂、氨基樹脂和聚氨酯樹脂中的一種或多種；聚合類高分子材料選自聚 丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚馬來酸酐、聚季銨鹽中的一種或多種；
[0013] 所述的半天然半人工合成的高分子材料包括改性淀粉、改性纖維素和改性植物 膠，具體選自羧甲基淀粉、羥甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羧乙基 淀粉、醋酸淀粉、羥甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠中的一種或多種。
[0014] 優(yōu)選地，所述的制備方法，是在15-60°C條件下，將骨料分散于水溶性高分子材料 中制得；
[0015] 所述的水溶性高分子材料選自植物膠、動物膠或微生物膠中的一種，所述水溶性 高分子材料的用量為骨料用量的〇. 5_15wt%。
[0016] 進一步地，還包括干燥和篩分的步驟。
[0017] 或，所述的制備方法是在80_150°C條件下，將骨料分散于水溶性高分子材料中制 得；
[0018] 其中，所述的水溶性高分子材料選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚氧化乙 烯、聚馬來酸酐、聚季銨鹽、羧甲基淀粉、羥甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖 維素、羧乙基淀粉、醋酸淀粉、羥甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠中的一種 或多種；
[0019] 所述水溶性高分子的用量為骨料用量的0. l_15wt%。
[0020] 進一步地，所述制備方法是將骨料先升溫至170-200°C，然后待骨料降溫至 80-150°C，將骨料分散于水溶性高分子材料中。
[0021] 本發(fā)明所述的制備方法制備得到的自懸浮支撐劑。
[0022] 本發(fā)明還提出的制備得到的自懸浮支撐劑在石油、天然氣及頁巖氣等流體礦產(chǎn)開 采中的應用。
[0023] 具體地，所述應用是將本發(fā)明提出的自懸浮支撐劑按照與水的重量比例1:3-8混 合，攪拌后通入礦藏中，起到支撐壓裂的作用。所述水指清水，選自自來水或地表水、地下 水。沒有添加化學品。
[0024] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0025] 通過對原料和工藝條件的優(yōu)化選擇，突破性地獲得簡便有效的包覆高分子材料支 撐劑的制備工藝，而且降低了材料成本，使用的包覆材料不會對環(huán)境造成污染；
[0026] 本發(fā)明提出的自懸浮壓裂支撐劑無需使用添加了有機高分子且成本昂貴的壓裂 液進行壓裂，而直接使用隨處可得的天然水進行壓裂即可，因此，減小了污染，降低了成本。
[0027] 本發(fā)明提出的自懸浮壓裂支撐劑在清水中懸浮時間長，能夠更好的滿足采油的需 要。本發(fā)明提出的自懸浮壓裂支撐劑能降低壓裂液的摩阻，使得應用本發(fā)明的壓裂支撐體 系與現(xiàn)有的壓裂液具有基本相同的性能，易輸送，易返排。
【具體實施方式】
[0028] 以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0029] 實施例1
[0030] 1)以石英砂(河砂)為原料，經(jīng)擦洗、120°C 5h烘干后，砂中完全不含水，篩選20-40 目的石英砂1000 g為骨料；
[0031] 2)室溫下加入胍膠(室溫下粘度150mPa. S) 8g。攪拌均勻。干燥冷卻后，篩分。
[0032] 篩分后得到的支撐劑為粒徑20-40目的顆粒（比骨料粒徑稍大)，骨料表面包覆、或 部分包覆有胍膠高分子材料。
[0033] 實施例2
[0034] 1)取40-70目Ikg石英砂(河砂）作為骨料，備用；
[0035] 2)室溫下加入黃原膠IOg (室溫下粘度2000mPa. S)，均勻混合。
[0036] 3)冷卻后篩分，即得。
[0037] 實施例3
[0038] 1)取30-50目Ikg石英砂(風積砂）作為骨料，備用；
[0039] 2)先將石英砂加熱至200°C，當骨料溫度自然降至130°C時，將羧甲基羥丙基胍膠 5g配制成20%的水溶液，加入骨料并均勻混合；
[0040] 3)干燥后、篩分，即得。
[0041] 對比例1
[0042] 支撐劑：石英砂，粒度20-40目。
[0043] 在天然水(沒有添加化學品）中的沉降實驗。
[0044] 表1天然水中實施例1-3、對比例1支撐劑的沉降速度
[0046] 實施例4
[0047] 1)取30-50目Ikg陶粒作為骨料，備用；
[0048] 2)加熱至200°C，當溫度降至140°C時，加入5g陰離子型聚丙烯酰胺的50%水溶 液，均勻混合；
[0049] 3)將上述步驟2)中的混合物干燥篩分，即得。
[0050] 實施例5
[0051] 1)取40-70目Ikg陶粒作為骨料，備用；
[0052] 2)加熱至200°C，當骨料溫度自然降至140°C時，加入IOg羧甲基纖維素的50%水 溶液，均勻混合；
[0053] 3)將上述步驟（2)中的混合物干燥、篩分，即得。
[0054] 對比例2
[0055] 支撐劑：以20-40目陶粒為支撐劑。
[0056] 表2天然水中實施例4、5、對比例2支撐劑的沉降速度
[0058] 實施例6
[0059] I)取30-50目Ikg覆膜砂(按照專利CN1274626A實施例1的方法制造)作為骨料， 備用；
[0060] 2)加熱至200°C，當溫度降至130°C時，加入5g陰離子型聚丙烯酰胺(分子量300 萬）的50%水溶液,均勻混合；
[0061] 3)將上述步驟2)中的混合物干燥、篩分，即得。
[0062] 實施例7
[0063] 1)取70-140目Ikg玻璃微球作為骨料，備用；
[0064] 2)加熱至200°C，當溫度自然降至140°C時，加入IOg羧甲基羥丙基胍膠的30%水 溶液，均勻混合；
[0065] 3)將上述步驟2)中的混合物干燥、篩分，即得。
[0066] 實施例8
[0067] 1)取40-70目Ikg粉碎的核桃殼作為骨料，備用